(57)【要約】【課題】ダウンタイムや無駄なトナー消費を防止することができる現像装置を提供すること。【解決手段】現像剤によって像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤を担持し、前記像担持体との対向部へと搬送するための現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤からの反射光量を検出するために前記現像剤担持体と前記現像剤に対して非接触に配設した光学式センサーとを有し、前記光学式センサーによって検出された検出値に基づいてトナー残量を検知することを特徴とする。【選択図】図１
2007033784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤によって像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
前記現像剤を担持し、前記像担持体との対向部へと搬送するための現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤からの反射光量を検出するために前記現像剤担持体と前記現像剤に対して非接触に配設した光学式センサーとを有し、前記光学式センサーによって検出された検出値に基づいてトナー残量を検知することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤によって像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
前記現像剤を担持し、前記像担持体との対向部へと搬送するための現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤からの反射光量を検出するために前記現像剤担持体と前記現像剤に対して非接触に配設した光学式センサーと、前記光学式センサー以外に少なくとも１つ以上のトナー濃度検知手段とを有し、前記光学式センサー以外のトナー濃度検知手段の検知結果と前記光学式センサーによって検出された検出値に基づいてトナー残量を検知することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置を複数有し、前記複数の現像装置の内部には、前記現像剤を担持し、前記像担持体との対向部へと搬送するための現像剤担持体を有し、前記複数の現像装置は前記像担持体近傍に配置された回転体内部に収容され、前記回転体の回転動作により、各現像装置を前記像担持体との対向部へと移動することにより、静電潜像を顕像化する回転現像方式を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体表面からの反射光量を前記光学式センサーにより検出するための特殊検知モードを有し、前記特殊検知モードにおいて、前記現像剤担持体を所定時間空回転した後、前記光学式センサーにて検知を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記特殊検知モードにおける所定時間の空回転動作中に画像形成動作を伴うことを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
トナー残量を検知する際の閾値を、装置が設置されている雰囲気環境、装置の耐久情報のうち、少なくとも１つ以上の情報に応じて変更可能にしたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記光学式センサーの検知結果をトナー濃度制御に反映することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１〜７記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを利用した複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、一般に、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニングの各画像形成プロセスによって画像形成を行う。即ち、感光体表面を均一に帯電した後、画像情報に応じた露光を行って静電潜像を形成する。この静電潜像をトナーによってトナー像として現像し、このトナー像を感光体上から紙等の記録材上に転写する。トナー像転写後の感光体は、表面に残った転写残トナーが除去されてクリーニングされる。
【０００３】
一方、トナー像転写後の記録材は加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。これによって画像形成が終了する。
【０００４】
上述の画像形成装置に用いられる現像剤として、近年のフルカラー画像形成装置の高画質化、高速化に伴い、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤が広く用いられている。この二成分現像剤は、フルカラー画像形成装置の高画質化、高速化を達成することができる一方、トナーの消費によって現像装置内のトナーとキャリアの混合比（トナー濃度）が変化するため、このトナー濃度を常に適正に保つことが難しい。トナー濃度が不適正な場合、濃度変動、ガサツキ、地かぶり、キャリア付着、トナー飛散等の様々な画像不良が発生してしまう。このため、高画質、高安定化画像を形成する上で、トナー濃度を的確に検知し、供給トナー量を適正に制御することが大変重要となる。
【０００５】
ところで、長期に亘って画像形成装置を使用し続けていくと、補給トナーを貯蔵してあるトナー貯蔵部のトナーが無くなるため、このトナー貯蔵部に残存するトナーの有無を判定し、ユーザーに対して新たなトナーの補給を促す必要がある。このトナー残量検知手段としては、ビデオカウント方式、ピエゾ方式、アンテナ方式、光検知方式等が従来より提案され、実施されている。
【０００６】
例えば、特許文献１等によれば、２成分現像で書き込んだドットをカウントしてトナー消費量を検出し、或る程度のトナー量を消費したところでトナー残量（ニアエンド）を検出し、一方、トナー濃度検出センサによりトナーなし（エンド）を検出する方式が提案されている。トナーニアエンドの検出は、１成分現像では一般的には発振器を構成する磁気センサによりトナーの鉄分を検出して行ったり、圧電素子を用い、圧電素子表面のトナーの量を検出する場合もある。
【０００７】
又、特許文献２，３によれば、感光体の非画像領域に特定のパターンを書き込み、そのパターンの濃度を反射式のフォトセンサで読み取る方式もある。この方式の場合は、正確にトナーエンドを検出することができる
上記のトナーパッチ検知方式を用いてトナー有無検知手段とトナー濃度制御手段とを兼用する方式がある。具体的には、パッチ画像の検知出力が所定値以下であった場合、若しくは所定値以下の出力が複数回連続した場合にトナー無しと判断する。この方式はトナー有無検知とトナー濃度制御の両方を１つのセンサで行うことができるため、トナー有無検知のための専用のセンサを設ける必要がなく、コスト的に非常に優れた方式である。
【０００８】
しかしながら、この方式は、トナー有無検知とトナー濃度制御を１つのセンサで検知しているため、単純にパッチ画像の検知出力を見ただけでは本当にトナーが無いのか、それともトナー濃度以外の要因でパッチ画像濃度が低くなっているのかを判断するのが困難である。このトナー有無判定の精度を上げるには、トナー無しを判断するときのパッチ画像濃度の基準値をかなり低く設定すれば良いが、そうするとトナー無しの近傍において通常の画像濃度も大きく低下してしまうため、実用上好ましくない。反対に基準値を高めに設定すれば濃度低下は抑制することができるが、トナー有無を誤判定する危険性が高まってしまう。
【０００９】
そこで、特許文献３によれば、パッチ画像を濃度センサを用いて検知して、濃度センサの検知レベルがある基準値を満たさない場合、トナー強制補給動作を行う。その後、再び形成されたパッチ画像を濃度センサで検知し、それでも検知レベルが基準値を満たさない場合、トナー無しと判定する。そして、トナー無しと判定された場合、新しいトナーカートリッジに交換後、再びトナー強制補給動作を行い、その後、形成されたパッチ画像を濃度センサで検知し、検知レベルが基準値を満たされた場合、トナー無しを解除する、ということが知られている。
【特許文献１】特開平６−３２４５６９号公報
【特許文献２】特開平５−０６６６６９号公報
【特許文献３】特開平９−１０６１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ビデオカウント、磁気センサや圧電素子を用いたのではトナーニアエンドの検出はできるが、ビデオカウントはトナーの帯電量を正確に考慮できないため、実際の消費量と誤差がある。又、磁気センサは、環境によって検出値が大きく変動する等、精度が悪いためトナーエンドを正確に検出することはできないという問題がある。
【００１１】
それから、感光体の非画像領域に特定のパターン（パッチ画像）を書き込み、そのパッチ画像の濃度を反射式のフォトセンサで読み取る方式においては、トナーエンドを検出することができるが、トナーエンドを検出するまで繰り返しパッチパターンの画像形成してトナーエンドの検出動作を行うため、無駄なトナー消費を強いられる。その上、パッチパターンの画像形成時間とフォトセンサでの読込み時間が必要になるため、ダウンタイムが生じる。更に、形成したパッチ画像トナーを回収することを続けなければならず、トナー回収の容量も大きくしなければならないため、装置の大型化に繋がる。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ダウンタイムや無駄なトナー消費を防止することができる現像装置及びこれを備える画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、現像剤によって像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤を担持し、前記像担持体との対向部へと搬送するための現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤からの反射光量を検出するために前記現像剤担持体と前記現像剤に対して非接触に配設した光学式センサーとを有し、前記光学式センサーによって検出された検出値に基づいてトナー残量を検知することを特徴とする。
【００１４】
又、本発明は、現像剤によって像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤を担持し、前記像担持体との対向部へと搬送するための現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤からの反射光量を検出するために前記現像剤担持体と前記現像剤に対して非接触に配設した光学式センサーと、前記光学式センサー以外に少なくとも１つ以上のトナー濃度検知手段とを有し、前記光学式センサー以外のトナー濃度検知手段の検知結果と前記光学式センサーによって検出された検出値に基づいてトナー残量を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、現像剤担持体上を光学式センサにて検知するため、パッチ画像を形成する必要ないので、ダウンタイムや無駄なトナー消費を防止することができる。そして、トナー残量検知用に形成したパッチ画像トナーを回収する機構を設ける必要がなくなるので、装置を簡易化することができる。
【００１６】
又、光学式センサをトナー濃度制御とトナー残量検知と兼用することによって、トナーボトルや本体にトナー残量検知用の専用のセンサーや専用部材を設ける必要がなくなり、装置の簡易化、低コスト化になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。尚、各図面において、同一の符号を付したものは、同様の構成又は作用を有するものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。
【００１８】
＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態の画像形成装置について説明する。
【００１９】
本実施の形態に係る画像形成装置は、図１に示すように、回転現像方式としている。回転体１８は、ブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像装置１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃを有し、回転体１８は、図示しないモータにより自在に回転可能である。感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成する時は、感光ドラム２８と対向する現像位置でブラック用現像装置１Ｋにより現像を行い、同様にイエローのトナー像を形成する時は、回転体１８を９０°回転して、現像位置にイエロー用現像装置１Ｙを配置させ、現像を行う。マゼンタ、シアンのトナー像形成も同様にして行う。
【００２０】
次に、フルカラー画像形成モード時の装置全体の動作について説明する。但し、以下における現像装置１とはブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ及びシアン用現像装置１Ｃの総称である。
【００２１】
図１において、一次帯電器２１によって帯電された感光ドラム２８表面をレーザー等の露光装置２２によって露光することで感光ドラム２８上に静電潜像を形成し、この静電潜像を所望のトナーを収容する現像装置１によって、感光ドラム２８上にトナー像を形成し、このトナー像は第１転写帯電器２３ａによる第１転写バイアスによって、中間転写体２４上に転写される。
【００２２】
フルカラーの画像形成を行う場合、先ず、ブラック用現像装置１Ｋにより感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成し、中間転写体２４上にブラックのトナー像を一次転写する。次に、回転体１８を９０°を回転させて、イエロー現像器１Ｙを現像位置に配置し、感光ドラム２８上にイエローのトナー像を形成し、先程の中間転写体２４上のブラックのトナー像上にイエローのトナー像を一次転写し、重ね合わせる。この動作をマゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃにおいても順次行い、中間転写体２４上に所望のフルカラー画像を形成する。
【００２３】
その後、第２転写帯電器２３ｂによる第２転写バイアスによって、中間転写体２４上のフルカラー画像を一括して転写紙搬送ベルト２５上の記録紙上に二次転写し、記録紙２７は転写紙搬送ベルト２５から剥離され、定着装置２６によって加圧／加熱され、永久画像を得る。又、一次転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは、第１クリーナー２９ａにより除去され、更に、二次転写後に中間転写体２４上に残った残トナーは、第２クリーナー２９ｂにより除去され、次の画像形成に備える。
【００２４】
次に、現像装置１の詳細な構成について図２に従って説明する。
【００２５】
現像装置１には、非磁性トナーと磁性キャリアから成る二成分現像剤が収容されており、初期状態における現像剤濃度（現像剤全体の重量に対するトナーの重量比）は７％に調整されている。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等で適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければならないものではない。
【００２６】
現像装置１は、感光ドラム２８に対向して現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ３が回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネット４を内包する現像スリーブ３は、非磁性材料で構成され、現像動作時には図１の矢印方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム２８と対向する現像領域に供給して、感光ドラム２８に形成されている静電潜像を現像する。
【００２７】
静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転に従って搬送され、現像容器２内に回収される。又、現像容器２内には第１攪拌スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い側）及び第２攪拌スクリュー２ｂ（現像スリーブ３から遠い側）が具備され、これらにより現像剤は現像容器２内を循環し、又トナー貯蔵部であるトナーカートリッジ５から供給されるトナーと混合攪拌される。
【００２８】
トナーカートリッジ５に収容されているトナーは、排出口６を通過して、現像容器２に配設されたトナー供給部９へと搬送され、トナー供給部材であるトナー供給スクリュー８の回転に従い現像容器２内に補給される。現像容器内へのトナーの補給量は、このトナー供給スクリュー８の回転時間によっておおよそ定められるが、この回転時間を制御するためのトナー供給制御手段について以下で具体的に説明する。
【００２９】
画像形成動作が繰り返されると現像容器内のトナーが消費され、現像剤のトナー濃度が低下するため、適宜トナーを補給することでトナー濃度を所望の範囲内に制御する必要がある。本発明では、画像形成動作毎に感光ドラム上に基準トナー像を形成した後、この基準トナー像の濃度信号を濃度検知センサーで検知し、この濃度信号と予め記憶された初期基準信号とを比較し、その比較結果に基づいてトナー供給部の駆動時間を制御するパッチ検知方式を用いている。
【００３０】
パッチ検知が実行されると、感光ドラム上に一定面積を有する基準トナー像の静電潜像を形成し、これを所定の現像コントラスト電圧によって現像した後、この基準トナー像の濃度信号を感光ドラムに対向した光学式センサー９０で検知する。この濃度信号Ｐｓｉｇと予めメモリに記録されている初期基準信号Ｐｒｅｆと比較し、Ｐｓｉｇ−Ｐｒｅｆ＜０の場合はパッチ画像の濃度が低い、即ちトナー濃度が低いと判断され、ＰｒｅｆとＰｓｉｇの差分から必要なトナー補給量とそれに対応するトナー供給スクリューの回転時間が決定される。逆にＰｓｉｇ−Ｐｒｅｆ≧０の場合はパッチ画像の濃度が高い、即ちトナー濃度が高いと判断され、トナー補給は不要となり、供給スクリューは停止したままとなる。
【００３１】
ところで、前述したように、このパッチ検知方式のみでトナー濃度を制御しようとすると、現像特性の変化によりトナー濃度制御が正しく行われない恐れがある。例えば、現像剤が初期状態のところから画像形成が連続して実行されると、現像剤のトリボが徐々に立ち上がり、パッチ画像の濃度が薄くなってしまう。すると、パッチ検知方式ではトナー濃度が低くなったと誤判断し、トナー濃度を上げる方向に制御が働くため、現像容器内のトナー濃度が適正な範囲から外れ、かぶりや飛散を生じる場合がある。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、現像装置の外部で且つ回転体１８の近傍に光学式センサー９１を配設し、このセンサーによって現像装置内部のトナー濃度を検知することでこの問題を解決している。光学式センサー９１は、図３に示すように、発光素子であるＬＥＤ９２と受光素子であるフォトダイオード９３を有しており、ＬＥＤから現像スリーブ３上の現像剤３１に向けて照射された光は、現像剤によって散乱され、その散乱光がフォトダイオード９３に入射する。現像剤からの散乱光の光量に対応したセンサーの出力値は、図４に示すように、トナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど出力値が高くなっている。尚、ブラックトナーは光を吸収し、散乱光が得られないのでトナー濃度の検知が困難であり、本実施の形態では、イエロー、マゼンタ、シアンの３色のみ、この制御を行っている。
【００３３】
以下に具体的な検知方法を示す。
【００３４】
本実施の形態では、不図示の画像形成枚数カウンタを有し、画像形成動作が行われる度にスモールサイズの場合は「１」、ラージサイズの場合は「２」だけカウントアップする。カウンタの積算枚数Ｎが「３０」に達すると、次の画像形成が行われた時に検知動作を実行するが、本実施の形態では、図１に示すように、或る色の現像装置が感光ドラムと対向し、現像動作が行われているときと同時に検知動作が実行できるように、光学式センサーの位置を決定している。このような配置にすることで、検知動作のためのダウンタイムを生じることなく、効率的に検知を行うことが可能となる。
【００３５】
例えば、ブラック現像装置１Ｋが感光ドラム２８と対向して現像動作を行っている時、同時にマゼンタ現像装置が光学式センサー９１との対向部へと移動し、現像スリーブ表面からの反射光量に対応した濃度信号Ｖｄｅｃを検出する。検出されたＶｄｅｃは、予めメモリに記録されている初期トナー濃度（本実施の形態の場合７％）に対応した基準信号Ｖｉｎｔ及びトナー濃度感度Ｖｒａｔｅからトナー濃度ＴＤが算出される。
【００３６】
ＴＤ（％）＝（Ｖｄｅｃ−Ｖｉｎｔ）／Ｖｒａｔｅ＋７    …（１）
上記の計算結果からＴＤが５％以上、９％以下の場合は現像装置内のトナー濃度は適正範囲内にあると判断され、引き続きパッチ検知方式によるトナー補給制御が実行される。
【００３７】
それに対して、ＴＤが５％未満、若しくは９％を超えた場合は、トナー濃度が適正範囲外であると判断され、上述したパッチ検知方式のトナー補給制御に補正を加えることでトナー濃度を適正範囲内に戻すようにする。先ず、ＴＤが９％を超えた場合を述べる。
【００３８】
例えば、パッチ濃度信号の検出値に基づいてトナー補給量を制御する画像形成装置の場合、現像剤の帯電量が増加すると、それに伴いパッチ画像濃度が低くなるため、実際はトナー濃度が低くなくてもトナー補給量を増加させてしまい、その結果、現像装置内のトナー濃度が過度に上昇してしまう上記のようにＴＤが９％を超えてしまうことが考えられる。
【００３９】
この場合、トナー補給量を少なくするために、パッチ検知方式における初期基準信号Ｐｒｅｆを下げるように補正を行う。例えば、初期基準信号Ｐｒｅｆを４５レベル下げ、Ｐｒｅｆ_ ａｄｊを新たに設定し、このＰｒｅｆ_ ａｄｊを基準としてトナー補給制御を行うようにする。
【００４０】
Ｐｒｅｆ_ ａｄｊ＝Ｐｒｅｆ−４５        …（２）
即ち、Ｐｓｉｇ−Ｐｒｅｆ_ ａｄｊ＜０の場合にトナー補給を行うようにする。そうすることでトナー補給量が抑制され、その結果としてトナー濃度を下げることができる。
【００４１】
逆にＴＤが５％未満だった場合は、初期基準信号Ｐｒｅｆを４５レベル上げたＰｒｅｆ_ ａｄｊを新たに設定し、このＰｒｅｆ_ ａｄｊを基準としてトナー補給制御を行うようにする。
【００４２】
Ｐｒｅｆ_ ａｄｊ＝Ｐｒｅｆ＋４５        …（３）
即ち、Ｐｓｉｇ−Ｐｒｅｆ_ ａｄｊ＜０の場合にトナー補給を行うようにする。そうすることでトナー補給量が増加し、トナー濃度を上げることができる。
【００４３】
このような補正が行われた後の検知タイミングにおいて、ＴＤが再び５％未満、若しくは９％を超えていた場合は引き続き補正を行ったままとするが、５％以上、９％以下の範囲に入っていた場合は補正を解除し、パッチ検知方式における基準値は元のＰｒｅｆに戻すようにする。又、検知動作が実行されると、画像形成枚数カウンタを「０」にリセットする。
【００４４】
このように、現像装置内のトナー濃度リミッタとして現像剤担持体上のトナー濃度を検知する光学的センサー９１を利用できる。トナー濃度が適正範囲を超えるとパッチ検知の基準信号Ｐｒｅｆを補正し、トナー濃度が過度に上昇したり、低下し過ぎたりしないことが可能になる。トナー濃度の変動を防止することによって、飛散や濃度・色味変動等の問題を改善することができる。
【００４５】
尚、本実施の形態では、パッチ検知方式における基準値の補正値を式（２），（３）のように設定したが、この数値は使用する現像剤の特性、若しくは現像装置の構成等によって適宜設定されるものであり、特にこの数値に限定されるものではない。
【００４６】
次に、本実施の形態におけるトナー有無検知について説明する。
【００４７】
本実施の形態では、トナーカートリッジ５、若しくはトナー供給部９等にトナー有無を検知するセンサー類を設けずに、上記の光学式センサー９１を利用してトナー有無検知を行っている。
【００４８】
これにより、トナー有無検知用に専用のセンサーを設けることなくコストを削減できる。光学式センサー９１は非接触に配置して現像剤担持体上のトナー濃度を検知できるので、現像器自体に磁気センサ等を付ける必要がないので、現像器自体の小型化にもなる。又、回転現像方式においては、単一の光学センサー９１のみで、複数の現像装置におけるトナー濃度の検出を行うことができるので、より効果的である。
【００４９】
更に、光学式センサー９１は、現像剤担持体に対して非接触に配置されており、現像剤担持体の反射光量によってトナー濃度を検出しているので、環境依存性が皆無である。つまり、パッチ検にように、トナー濃度検出がトナーの帯電量に大きく依存し、環境等によって値が大幅に変化することもなく、磁気センサや圧電素子のように現像剤に直接接していないので、環境によって大きく変動する現像剤の凝集度や流動性等の物性に左右される事なくトナー濃度を検知することができる。
【００５０】
ところで、具体的なトナー有無検知は次のようになっている。
【００５１】
通常動作中に実行される光学式センサー９１の検知モードにおいて検出されたトナー濃度信号Ｖｓｉｇと予め定められたトナー濃度信号下限値Ｖｌｉｍｉｔを比較し、その下限値を上回っているかどうかを判定する。下限値を上回っていた場合はトナーカートリッジ内には未だ十分トナーが残っていると判断する。
【００５２】
逆に、下限値Ｖｌｉｍｉｔ以下だった場合はトナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなってきていると判断する。
【００５３】
本実施の形態では、通常動作中における光学式センサ９１においてトナー濃度信号が下限値Ｖｌｉｍｉｔ以下であることを検知すると、通常作像動作を一時中断し、トナー有無を判断するための特殊モード（トナー有無検知モード）に移行し、このトナー有無検知モードにおいてトナーカートリッジ内のトナー有無を判断するようにしている。
【００５４】
以下でトナー有無検知モードについて具体的に説明する。
【００５５】
トナー有無検知モード（制御フロー図５を参照）がスタートすると、先ず、不図示の不揮発性メモリーに格納されているトナー有無検知モードの直前の通常動作におけるトナー濃度信号Ｖｌａｓｔを読み込み、下式（４）に示すように、この値よりも所定量上回るようにトナー有無を判断するための閾値Ｖｔｒｇｔを決定する。式（４）では３．３Ｖを１０ｂｉｔ変換したときのレベルで表記してある。
【００５６】
Ｖｔｒｇｔ＝Ｖｌａｓｔ＋４０        …（４）
次に、トナー有無を判定する現像装置を現像位置へと移動し、トナー供給スクリューを３秒間回転することでトナーの強制補給を行いつつ、トナー濃度信号Ｖｓｉｇを光学式センサー９１で検出する。このとき、Ｖｓｉｇ≧Ｖｔｒｇｔとなればトナーカートリッジ内にトナーが有る判断し、その時点でトナー有無検知モードを終了して通常動作に戻る。
【００５７】
これに対してＶｓｉｇ＜Ｖｔｒｇｔであれば、再度トナー供給スクリューを３秒間回転してトナー補給を行い、同時に光学センサー９１でトナー濃度信号を検知するという動作をＶｓｉｇ≧Ｖｔｒｇｔになるまで繰り返す。但し、この動作を１２回繰り返してもＶｓｉｇ＜Ｖｔｒｇｔのままであれば、トナーカートリッジ内には「トナー無し」と判断し、本体操作部に「トナー無し」等のメッセージを表示する。
【００５８】
以上より、光学的センサ９１によって、トナーの濃度制御を行い、且つ、トナー残量検知のための専用のセンサを設けないでトナー残量の検知を行うことができる。当然ながら、回転現像方式以外の画像形成装置においても、同様にトナー残量検知を行うことができる。
【００５９】
＜実施の形態２＞
本実施の形態においては、光学センサ９０の結果をトナー残量検知を行う光学センサー９１の閾値に対して反映させることによって、画像濃度をより一定に保ちながら、精度良くトナーの残量検知を行う系について述べる。
【００６０】
実施の形態１で述べたようなトナー残量検知の特殊モードにおいては、Ｖｓｉｇ≧Ｖｔｒｇｔとなるまで補給を行う。しかし、光学センサ９１の検出トナー濃度Ｖｓｉｇが同一であっても、例えば、トナーの帯電量が高い場合と低い場合では、画像濃度が異なる。これでは、トナー残量検知モードから復帰時に、Ｖｓｉｇ≧Ｖｔｒｇｔまで補給した際に濃度変動が起きてしまう。
【００６１】
そこで、トナー残量検知の特殊モードにおいて所定回数の補給を行うとパッチ画像濃度Ｐｓｉｇを光学センサ９０によって検出し、Ｐｓｉｇ≧Ｐｒｅｆ_ ａｄｊとなっていたら、その時点で「トナーあり」と判断するようにした。これ以上の補給を行うと、パッチ画像濃度が更に濃くなり、濃度変動や定着不良等の不具合が起きるからである。
【００６２】
以上のように、トナー残量検知時に光学センサ９１だけでなく、パッチ画像濃度を確認しながらトナー濃度及びトナー残量を検知していくことによって、トナー有無検知モードによってトナー補給を繰り返した前後においても画像濃度も一定に保つことができる。
【００６３】
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、画像形成装置本体内の温湿度を検知するための環境検知センサーを設け、その結果から求められる絶対水分量に基づいて、トナー有無検知モードにおける閾値を決定する場合について述べる。
【００６４】
環境が変化し、空気中に含まれる絶対水分量が変化すると、現像剤のγ特性が変化するため、それに伴ってトナー濃度に対するパッチ濃度信号の変化量、即ちトナー濃度感度が変動する。一般的に絶対水分量が高いほどγ特性が立ち気味になり、トナー濃度感度が大きくなる傾向がある。
【００６５】
本発明者の検討では、高温高湿の環境下においては、低湿環境に比べトナーの帯電量が低くなり易く濃度が高くなる傾向であった。そのため、低湿環境とトナー残量検知の閾値が同一では、濃度が十分に出ているのに「トナーなし」と判断したり、トナーボトル交換後やトナー残量検知モード時に濃度が濃くなり過ぎたり、トナー濃度が過度に上昇して飛散する等の不具合が生じてしまう。逆に、低湿環境下では、帯電量が上昇するため、トナー残量検知の閾値が中・高湿環境と同一だと濃度が薄くなる傾向にあった。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、検知した絶対水分量によって変動するトナー濃度感度に応じて、トナー有無検知モードにおける光学センサ９１の閾値を適宜変化させることでこの問題点に対応している。例えば、中湿環境においてトナー有無検知モードに入る閾値を４．５％としていたのに対して、低湿環境下では閾値を５％、高湿環境下の閾値は４％とした。
【００６７】
又、高湿環境下では、ＴＤが上昇すると、トナーの機内飛散が発生し易くなるため、光学センサ９０のＰｒｅｆを補正するトナー濃度範囲の上限値を９％から８％へ下げることも同時に行っている。
【００６８】
以上のように光学センサ９０の閾値を水分量毎に変更することによって、画像濃度を変動させることなく、トナー飛散を防止し、安定してトナー濃度制御とトナー残量検知を行うことができる。
【００６９】
＜実施の形態４＞
本実施の形態では、現像装置内に収容された前記二成分現像剤の使用時間を計測するための計測手段と、この使用時間の積算値を格納するための不揮発性メモリーを設け、このメモリーに格納された現像剤の積算使用時間に基づいて、トナー有無検知モードにおける閾値を決定することを特徴としている。
【００７０】
現像剤の積算使用時間が増えると現像剤が劣化し、現像剤のγ特性が変化するため、それに伴ってトナー濃度に対するパッチ濃度信号の変化量、即ちトナー濃度感度が変化する。一般的に使用時間が長くなるほどγ特性が立ち気味になり、トナー濃度感度が大きくなる傾向がある。
【００７１】
実際、本発明者の検討によれば、初期のＴＤが６％の時のベタ画像濃度が１．４２に対して、３０ｋ枚後のＴＤ５％の時におけるベタ画像濃度が１．４１となった。これは、トナーの帯電量が下がったことに起因している。
【００７２】
従って、初期と耐久後では、トナー有無検知モードにおいて、所定量のトナーを現像装置内に補給したとしても、現像剤の使用時間によってパッチ濃度信号（画像濃度）の変化量が異なる。例えば、積算使用時間が長く、かなり劣化が進んだ現像剤においてはトナー濃度感度が高くなるために、初期の現像剤に比べて所定量のトナー量を補給したときの濃度の変化量が大きく、画像濃度が変動し易い。
【００７３】
そこで、本実施の形態では、検知した積算使用時間によって変動するトナー濃度感度に応じて、トナー有無検知モードにおける光学センサ９１の閾値を適宜変化させることでこの問題点に対応している。例えば、初期におけるトナー有無検知モードに入る閾値を５％としていたのに対して、耐久３０ｋ枚後は閾値を４. ５％とした。これによって、耐久後も閾値を５％とすると画像濃度が過度に上昇することを防止する。
【００７４】
又、耐久によって劣化した現像剤は、トナー飛散し易いため、光学センサ９０のＰｒｅｆを補正するトナー濃度範囲の上限値を９％から８％へ下げ、トナー飛散の防止も同時に行った。
【００７５】
以上のように光学センサ９０の閾値を水分量毎に変更することによって、画像濃度を変動させることなく、安定してトナー濃度制御とトナー残量検知を行うことができる。尚、本実施の形態に実施の形態３で説明した絶対水分量を検知して閾値を可変にする制御を併用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１〜４に係る画像形成装置を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１〜４に係る現像装置を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１〜３に係る光学式センサーを説明する図である。
【図４】現像剤のトナー濃度と光学式センサーで検出した出力値との相関を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１〜４に係るトナー有無検知モードのフローを説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
１      現像装置
３      現像スリーブ
５      トナーカートリッジ
１８      回転体
２１      一次帯電器
２２      露光装置
２４      中間転写体
２８      感光ドラム
９０，９１  光学式センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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